液压混合动力系制造技术

本发明专利技术涉及一种用于车辆的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其包括：内燃机(204)，其通过变矩器(206)且通过速度方向改变装置(208)与分级比变速器(210)的输入选择性地驱动接合，所述分级比变速器(210)的输出与车辆输出(212)选择性地驱动接合；中间齿轮组(226)，其与速度方向改变装置(208)驱动地接合，并且与分级比变速器(210)的输入驱动地接合；以及与液压蓄能器组件流体连通的液压机械(214)，液压机械(214)的传动轴与中间齿轮组(226)驱动地接合或选择性地驱动接合，用于将能量提供到中间齿轮组(226)，并且用于从中间齿轮组(226)吸收能量。本发明专利技术还涉及操作液压混合动力系的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液压混合动力系
本专利申请主要涉及用于车辆的液压混合动力系，以及操作所述液压混合动力系的各种方法。
技术介绍
除了燃料箱之外，混合动力车辆可配备有车载的二级能量存储系统。二次能量存储系统在牵引功率的产生中实现额外的自由度，并且增加在制动期间再生能量的能力，从而允许随后重新使用所存储的能量。因此，可以降低燃料消耗，或者可以改善车辆性能。在电动混合系统中，能量存储在电化学电池或超级电容器中，并且次级机械是电动马达。存在几种混合力构造和技术，其适于不同的应用：其中，串联、并联和功率分离构造是最常见的。并联混合动力系的特征在于发动机和次级机械的机械联接，其允许二者将扭矩提供到动力系的地面接合部分。基于扭矩求和节点的位置，通常区分以下类别的并联混合动力构造：预传动并联混合动力构造，其中由替代能量源供电的次级机械被放置在发动机和变速器之间；以及后传动并联混合动力构造，其中由替代能量源供电的次级机械被放置在动力系的变速器和地面接合部分之间。另外，第三解决方案是可能的，其包括将电动马达放置在变速器中的中间位置，如US8353804B2中所描述，并且如图1中所示，其引入了混合动力变速器，其中电动马达和发动机都连接到非公路动力换档变速器。电动马达机械地连接到正向/反向离合器和范围离合器之间的变速器；马达由超级电容器供电。在US8353804B2中描述的并且如图1所示的配置允许优化混合动力变速器的效率，因为电动马达功率在到达变速器输出之前经历一个较少的转换(当与预传动并联混合动力构造比较时)。此外，解决方案提供了范围齿轮的扭矩倍增因数，这使得与后传动并联混合动力构造相比能够使用更小的马达。然而，尽管有上述发展，仍然存在对能够提供高输出扭矩的长寿命、高效率混合动力系的强烈需求。
技术实现思路
因此，本专利技术的技术问题包括设计具有动力换挡变速器的替代混合动力系统，其能够提供高输出扭矩，优选地经过延长的时间段。该问题通过根据权利要求1所述的用于车辆的液压混合动力系来解决。液压混合动力系的特定实施例在从属权利要求中进行描述。本专利技术提出的用于车辆的液压混合动力系包括：内燃机(ICE)，其例如，通过变矩器和速度方向改变装置中的至少一个与分级比变速器(stepped-ratiotransmission)的输入选择性地驱动接合，所述分级比变速器的输出轴(例如通过离合装置)与车辆输出选择性地驱动接合；中间齿轮组，其通常包括一个或多个中间齿轮和/或一个或多个中间轴，中间齿轮组与ICE驱动地接合或选择性地驱动接合，例如通过速度方向改变装置和变矩器中的至少一个，并且中间齿轮组与分级比变速器的输入驱动地接合或选择性地驱动接合；以及液压机械，其与液压蓄能器组件流体连通，液压机械的传动轴与所述中间齿轮组驱动地接合或选择性地驱动接合，用于将能量和/或扭矩提供到中间齿轮组，并且用于从中间齿轮组吸收能量和/或扭矩。在本文件的范围内，表述“xi,...，xn中的至少一个”可包括xi,...，xn的任何子集，其包括完全集。包括作为二次能量存储装置的液压蓄能器组件和作为次级马达的液压机械的液压系统能够提供例如在许多非公路应用中所需的高扭矩。此外，液压蓄能器能够在延长的时间段内提供恒定或基本上恒定的高能量密度存储容量。液压机械可以在加速期间向ICE提供辅助，可以在制动情况下回收能量，否则其在常规制动操作中将作为热量被损失；并且可以通过在ICE输出加上或减去扭矩来充当负载均衡装置，这允许最佳的发动机管理。分级比变速器可提供用于将ICE和/或液压机械与车辆输出接合的几个固定齿轮比。例如，分级比变速器可包括一个或多个范围齿轮和一个或多个范围离合器。范围离合器可适于将范围齿轮中的一个或多个彼此选择性地驱动接合，适于将范围齿轮中的一个或多个与分级比变速器的输入选择性地驱动接合，和/或将范围齿轮中的一个或多个与分级比变速器的输出轴选择性地驱动接合。变矩器可以是已知的类型。例如，变矩器可包括泵轮(impeller)部分和涡轮部分，并且可被配置成提供在泵轮部分和涡轮部分之间的流体联接。变矩器可还包括插置在泵轮部分和涡轮部分之间的定子，定子适于改变涡轮部分和泵轮部分之间的流体流动。变矩器可适于增加扭矩。泵轮部分可与ICE的输出轴驱动地接合或选择性地驱动接合。涡轮部分可与速度方向改变装置驱动地接合或选择性地驱动接合。为了使变矩器中的损失最小化，可提供机械锁定机构，锁定机构适于将变矩器的泵轮部分选择性地锁定到变矩器的涡轮部分。速度方向改变装置可包括一个或多个方向离合器，例如前进方向离合器和倒退方向离合器。例如，当ICE通过前进方向离合器与车辆输出驱动地接合时，车辆正在前进方向移动，并且当ICE通过倒退方向离合器与车辆输出驱动地接合时，车辆正在倒退方向移动。速度方向改变装置可适于将变矩器，具体地，是变矩器的涡轮部分与分级比变速器，以及与中间齿轮组选择性地驱动接合。车辆输出可包括任何地面接合结构。例如，车辆输出可包括最终驱动器、驱动轴、一个或多个轮毂减速齿轮、以及一个或多个车轮中的至少一个。蓄能器组件可包括一个或多个液压蓄能器。通过增加液压蓄能器的至少一个中的液压流体的量，可对蓄能器组件充载，从而增加相应的液压蓄能器中的流体静压力。类似地，通过减少液压蓄能器的至少一个中的液压流体的量，可对蓄能器组件卸载，从而减少相应的液压蓄能器中的流体静压力。通常，液压流体是诸如油的液体。一个或多个液压蓄能器可被配置为压缩气体蓄能器。压缩气体蓄能器在本领域中通常是已知的。例如，压缩气体蓄能器可包括存储空间，其包括通过弹性隔膜、活塞或封闭的囊状物分开的两个腔室。两个腔室中的第一腔室可包含气体，例如惰性气体，并且两个腔室中的第二腔室可被配置成分别填充有液压流体。压缩气体蓄能器可通过用液压流体填充或部分地填充第二腔室进行充载，从而压缩包含在第一腔室中的一定量的气体。类似地，通过使包含在第一腔室中的压缩气体膨胀，可对压缩气体蓄能器进行卸载，从而将包含在第二腔室中的液压流体推出第二腔室，并且产生流体流。蓄能器组件可适于在达到至少300巴，至少400巴或至少450巴的最大操作压力的流体静压力下操作。蓄能器组件可通过包括例如一个或多个方向阀和/或一个或多个关闭阀的至少一个阀与液压机械流体连通，适于从液压机械选择性地流体分开蓄能器组件，或蓄能器组件的蓄能器中的一个或多个。权利要求可还涉及包括本专利技术提出的类型的动力系的车辆。车辆可以是例如非公路车辆。非公路车辆可包括但不限于拖拉机、收割机、履带机械、采矿车辆或物料搬运车辆，诸如轮式装载机、轮式挖掘机、反铲装载机、伸缩臂叉车、翻斗车等。所提出的动力系的液压机械，也称为次级机械，可具有以下特性中的至少一个：a)可变液压排量，其中液压排量可被定义为液压机械的传动轴旋转每旋转一次移动通过液压机械的液压流体的体积；b)具有在顺时针方向和逆时针方向旋转的能力(双向液压机械)；c)具有正液压排量设定和负液压排量设定，用于针对液压机械的传动轴的给定的旋转方向，选择性地改变流过液压机械的液压流体的流动方向。液压机械可包括用于将机械能量转换成可存储在蓄能器组件中的液压能量的液压泵。机械能量通常通过中间齿轮组，以及通过以旋转能量形式的液压机械的传动轴传递到液压机械。另外地或另选地，液压机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其包括：内燃机(204)，其通过变矩器(206)和通过速度方向改变装置(208)选择性地与分级比变速器(210)的输入驱动地接合，所述分级比变速器(210)的输出选择性地与车辆输出(212)驱动地接合；中间齿轮组(226)，其与所述速度方向改变装置(208)驱动地接合，并且与所述分级比变速器(210)的所述输入驱动地接合；以及液压机械(214)，其与液压蓄能器组件流体连通，所述液压机械(214)的传动轴与所述中间齿轮组(226)驱动地接合或选择性地驱动接合，用于将能量提供到所述中间齿轮组(226)，并且用于从所述中间齿轮组吸收能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.30 EP 14425160.0;2014.05.14 US 61/992,977;1.一种用于车辆的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其包括：内燃机(204)，其通过变矩器(206)和通过速度方向改变装置(208)选择性地与分级比变速器(210)的输入驱动地接合，所述分级比变速器(210)的输出选择性地与车辆输出(212)驱动地接合；中间齿轮组(226)，其与所述速度方向改变装置(208)驱动地接合，并且与所述分级比变速器(210)的所述输入驱动地接合；以及液压机械(214)，其与液压蓄能器组件流体连通，所述液压机械(214)的传动轴与所述中间齿轮组(226)驱动地接合或选择性地驱动接合，用于将能量提供到所述中间齿轮组(226)，并且用于从所述中间齿轮组吸收能量。2.根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其中所述液压机械(214)-具有用于调节施加到所述中间齿轮组(226)的扭矩量的可变液压排量；-适于在顺时针方向和逆时针方向旋转；-具有正液压排量设定和负液压排量设定，用于针对所述液压机械(214)的所述传动轴的给定的旋转方向，改变流过所述液压机械(214)的液压流体的流动方向。3.根据权利要求2所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其还包括用于控制所述液压机械(214)的所述液压排量的至少一个电动阀(215)。4.根据前述权利要求中的一个所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其还包括与所述液压机械(214)流体连通的流体贮存器(232)，其中所述液压机械(214)适于将液压流体从所述液压蓄能器组件移位到所述流体贮存器(232)，并且适于将液压流体从所述流体贮存器(232)移位到所述液压蓄能器组件。5.根据权利要求1至3中任一项所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其中所述液压蓄能器组件包括与所述液压机械(214)流体连通的高压蓄能器(250)，以及与所述液压机械(214)流体连通的低压蓄能器(252)，其中所述液压机械(214)适于将液压流体从所述高压蓄能器(250)移位到所述低压蓄能器(252)，并且适于将液压流体从所述低压蓄能器(252)移位到所述高压蓄能器(250)。6.根据权利要求5所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其中所述高压蓄能器(250)和所述低压蓄能器(252)通过至少一个阀(244,244a-f)流体地连接到所述液压机械(214)，所述阀适于选择性地-将所述高压蓄能器(250)和所述低压蓄能器(252)中的至少一个与所述液压机械(214)流体地分开，-将所述液压机械(214)的第一流体端口流体地连接到所述高压蓄能器(250)，并且将所述液压机械(214)的第二流体端口流体地连接到所述低压蓄能器(252)，以及-将所述液压机械(214)的所述第一流体端口流体地连接到所述低压蓄能器(252)，并且将所述液压机械(214)的所述第二流体端口流体地连接到所述高压蓄能器(250)。7.根据前述权利要求中一个所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其还包括：液压机具(219)；以及用于驱动所述液压机具(219)的液压工作泵(218)，所述液压工作泵(218)的传动轴与所述内燃机(204)的输出轴驱动地接合或选择性地驱动接合；其中所述液压工作泵(218)与所述液压蓄能器组件流体连通，用于对所述液压蓄能器组件加压；以及其中所述液压蓄能器组件与所述液压机具(219)流体连通，用于驱动所述液压机具(219)。8.根据权利要求7所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其还包括适于下列各项中至少一个的机械分流器...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·奥内拉，F·赞德里，L·瑟劳，E·科索利，
申请(专利权)人：意大利德纳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT